JP2007065550A - Illuminator and projector - Google Patents

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進 有賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminator which is made compact as a whole, and also, which can obtain bright illuminating light, and to provide a projector. <P>SOLUTION: The illuminator includes a plurality of light source apparatuses 10A and 10B for emitting light, and a plurality of collimating optical systems 11A, 12A, 11B and 12B separately including a plurality of lenses for collimating the exit light beams emitted from the plurality of light source apparatuses 10A and 10B, and among the plurality of collimating optical systems 11A, 12A, 11B and 12B, at least one of the collimating optical systems 11A, 12A, 11B and 12B is arranged so that the optical path between the plurality of lenses may cross the other optical path. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。   The present invention relates to a lighting device and a projector.

近年、プロジェクタの光源として、光源装置として、例えば、固体発光素子を用いることが提案されている。特に、固体発光素子である発光ダイオード(以下、「LED」という。)は、超小型、超軽量、長寿命であるという特徴を有する。また、LEDは、照明目的で用いるための開発、改良によって、高輝度化及び高効率化が図られている。このことから、プロジェクタの小型化及び低消費電力化を図るために、プロジェクタの照明装置にLEDを用いることが期待され、LEDを光源とした照明装置を用い液晶ライトバルブ等の光変調装置を照明する画像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, it has been proposed to use, for example, a solid light emitting element as a light source device as a light source of a projector. In particular, a light-emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) that is a solid-state light-emitting element is characterized by being ultra-compact, ultra-light, and long-life. Further, LEDs have been improved in brightness and efficiency by development and improvement for use for illumination purposes. For this reason, in order to reduce the size and power consumption of the projector, it is expected that an LED will be used for the illumination device of the projector, and an illumination device using the LED as a light source is used to illuminate a light modulation device such as a liquid crystal light valve. An image display device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この特許文献1に記載の画像表示装置は、複数の光源装置を並列に配置し、これらの光源装置から射出された光を凸レンズによりそれぞれ平行光にした後、マルチレンズアレイにより、照明光の光量分布を均一にしている。
特開2000−131762号公報
In the image display device described in Patent Document 1, a plurality of light source devices are arranged in parallel, the light emitted from these light source devices is converted into parallel light by a convex lens, and then the amount of illumination light is emitted by a multi-lens array. The distribution is uniform.
JP 2000-131762 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の画像表示装置では、より明るい照明光を得るために、光源装置を多灯にすると、複数の光源装置を並列に配置しなくてはならないため、照明装置全体が大型化してしまうことになる。   However, in the image display device described in Patent Document 1, if a plurality of light source devices are used in order to obtain brighter illumination light, a plurality of light source devices must be arranged in parallel. It will increase in size.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置全体が小型であるとともに、明るい照明光を得ることが可能な照明装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an illumination device and a projector that are small in size and capable of obtaining bright illumination light.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の照明装置は、光を射出する複数の光源装置と、前記複数の光源装置から射出した射出光をそれぞれ平行化するとともに、各々が複数のレンズを備えた複数の平行化光学系とを備え、前記複数の平行化光学系のうち少なくとも一つの前記平行化光学系は、前記複数のレンズ間の光路が他の光路と交差するように配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
An illuminating device of the present invention includes a plurality of light source devices that emit light, and a plurality of collimating optical systems each of which includes a plurality of lenses, each of which collimates the light emitted from the plurality of light source devices. And at least one of the plurality of collimating optical systems is arranged such that an optical path between the plurality of lenses intersects with another optical path.

本発明に係る照明装置では、複数の光源装置から射出された射出光は、平行化光学系により、平行化される。このとき、複数の平行化光学系のうち少なくとも一つの平行化光学系は、複数のレンズ間の光路が他の光路と交差するように配置されている。このように、他の光路と交差させることにより、従来のように、光源装置を並列に配置し、並列した光を射出する場合に比べ、平行化光学系に用いられる複数のレンズ間の空間を有効に活用することができる。したがって、複数の光源装置を用いても、装置全体を小型化することが可能であるとともに、明るい照明光を得ることが可能となる。   In the illumination device according to the present invention, the light emitted from the plurality of light source devices is collimated by the collimating optical system. At this time, at least one collimating optical system among the plurality of collimating optical systems is arranged such that the optical path between the plurality of lenses intersects with another optical path. Thus, by crossing with other optical paths, the space between the plurality of lenses used in the collimating optical system can be reduced as compared with the case where the light source devices are arranged in parallel and the parallel light is emitted as in the conventional case. It can be used effectively. Therefore, even if a plurality of light source devices are used, the entire device can be reduced in size and bright illumination light can be obtained.

また、本発明の照明装置は、前記平行化光学系が、テレセントリック光学系であることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、平行化光学系がテレセントリック光学系であるため、照射面の所定の領域に収束される平行光の主光線の角度を小さくすることができるので、照明効率を向上させることができる。また、テレセントリック光学系を用いることにより、複数のレンズ間に空間ができる。したがって、この空間で、光源装置から射出された射出光を交差させることにより、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
In the illumination device of the present invention, it is preferable that the collimating optical system is a telecentric optical system.
In the illumination device according to the present invention, since the collimating optical system is a telecentric optical system, the angle of the principal ray of parallel light converged on a predetermined region of the irradiation surface can be reduced, so that the illumination efficiency is improved. be able to. Moreover, a space is formed between a plurality of lenses by using a telecentric optical system. Therefore, it is possible to reduce the size of the entire device by intersecting the emitted light emitted from the light source device in this space.

また、本発明の照明装置は、前記複数の平行化光学系から射出された射出光の照度分布をそれぞれ均一化する複数の導光素子を備え、前記複数の導光素子のうち少なくとも一つは、その光軸が前記平行化光学系から射出された射出光の光軸と交差して配置されていることを特徴とするが好ましい。   In addition, the illumination device of the present invention includes a plurality of light guide elements that uniformize the illuminance distribution of the emitted light emitted from the plurality of collimating optical systems, and at least one of the plurality of light guide elements is The optical axis is preferably arranged so as to intersect the optical axis of the emitted light emitted from the collimating optical system.

本発明に係る照明装置では、平行化光学系から射出された射出光の光軸と導光素子の光軸とを交差させて配置することにより、導光素子の占有スペースを別に設けることなく、光源装置から射出された射出光の照度分布を均一化することが可能となる。したがって、複数の光源装置を用いても、装置全体を小型化することができ、明るく、かつ、均一な照明光を得ることが可能となる。   In the illuminating device according to the present invention, by arranging the optical axis of the emitted light emitted from the collimating optical system and the optical axis of the light guide element so as to intersect with each other, without providing a separate space for the light guide element, It is possible to make the illuminance distribution of the emitted light emitted from the light source device uniform. Therefore, even if a plurality of light source devices are used, the entire device can be reduced in size, and bright and uniform illumination light can be obtained.

本発明のプロジェクタは、上記の照明装置と、該照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。   A projector according to the present invention includes the above-described illumination device, a light modulation device that modulates light emitted from the illumination device in accordance with an image signal, and a projection device that projects light modulated by the light modulation device. It is characterized by that.

本発明に係るプロジェクタでは、照明装置より射出された光は光変調装置に入射される。そして、光変調装置により変調された画像が、投射装置によって投影される。このとき、照明装置は、上述したように、小型であるとともに、明るい照明光であるため、これを用いたプロジェクタは、より鮮明な画像を投射することが可能となる。   In the projector according to the present invention, the light emitted from the illumination device enters the light modulation device. Then, the image modulated by the light modulation device is projected by the projection device. At this time, since the illumination device is small and bright illumination light as described above, a projector using the illumination device can project a clearer image.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。なお、以下の説明においては、必要に応じてXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size. In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set as necessary, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態の照明装置について、図1を参照して説明する。
照明装置1は、図1に示すように、+X軸方向に光を射出する第1LED(光源装置)10Aと、+Y軸方向に光を射出する第2LED(光源装置)10Bと、第1,第2LED10A,10Bから射出した射出光を平行化する第1,第2コリメータレンズ(平行化光学系)11A,11Bと、第1,第2コリメータレンズ11A,11Bから射出された射出光を集光する第1,第2集光レンズ(平行化光学系)12A,12Bと、第1,第2集光レンズ12A,12Bにより集光された光の照度分布を均一化する第1,第2ロッドインテグレータ(導光素子)13A,13Bとを備えている。本実施形態の平行化光学系は、第1コリメータレンズ11A及び第1集光レンズ12A、第2コリメータレンズ11B及び第2集光レンズ12Bによりそれぞれ構成されている。
[First Embodiment]
A lighting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the illumination device 1 includes a first LED (light source device) 10A that emits light in the + X-axis direction, a second LED (light source device) 10B that emits light in the + Y-axis direction, The first and second collimator lenses (collimating optical systems) 11A and 11B that collimate the emitted light emitted from the 2LEDs 10A and 10B and the emitted light emitted from the first and second collimator lenses 11A and 11B are condensed. First and second condensing lenses (parallelizing optical systems) 12A and 12B, and first and second rod integrators for uniformizing the illuminance distribution of the light collected by the first and second condensing lenses 12A and 12B (Light guide elements) 13A and 13B. The collimating optical system of the present embodiment is composed of a first collimator lens 11A, a first condenser lens 12A, a second collimator lens 11B, and a second condenser lens 12B.

第1ロッドインテグレータ13Aは、第1集光レンズ12Aから射出し、+X軸方向に向かう光を+Y軸方向に反射させる反射面13aを有しており、入射した光を+Y軸方向に導光させるようになっている。また、第2ロッドインテグレータ13Bは、第2集光レンズ12Bから射出し、+Y軸方向に向かう光を+X軸方向に反射させる反射面13bと、内部を導光した光を+Y軸方向に反射させる反射面13cとを有している。これら反射面13a,3b,13cは、Y軸に対して略45度傾斜しており、これら反射面13a,13b,13cには、入射した光を反射する反射膜が形成されている。反射膜は、例えば、誘電体多層膜をコーティングすることにより形成されている。さらに、第1,第2ロッドインテグレータ13A,13Bから射出された光は、ロッドインテグレータ15により均一化されるようになっている。
また、第1,第2ロッドインテグレータ13A,13B及びロッドインテグレータ15は、ガラスや透明樹脂等の光透過性を有する材料で、中実に構成される四角柱形状の構造物である。
The first rod integrator 13A has a reflecting surface 13a that is emitted from the first condenser lens 12A and reflects light in the + X-axis direction in the + Y-axis direction, and guides the incident light in the + Y-axis direction. It is like that. In addition, the second rod integrator 13B reflects the light guided from the second condenser lens 12B and reflected in the + X-axis direction in the + Y-axis direction and the light guided in the + Y-axis direction in the + Y-axis direction. And a reflective surface 13c. These reflection surfaces 13a, 3b, and 13c are inclined by approximately 45 degrees with respect to the Y axis, and a reflection film that reflects incident light is formed on these reflection surfaces 13a, 13b, and 13c. The reflective film is formed, for example, by coating a dielectric multilayer film. Further, the light emitted from the first and second rod integrators 13 </ b> A and 13 </ b> B is made uniform by the rod integrator 15.
Further, the first and second rod integrators 13A and 13B and the rod integrator 15 are rectangular column-shaped structures made of a light-transmitting material such as glass or transparent resin.

また、第1,第2コリメータレンズ11A,11B及び第1,第2集光レンズ12A,12Bを含めた光学系は、図2に示すように、テレセントリック光学系である。
図2は、本実施形態のテレセントリック光学系20の構成を示す概略図である。テレセントリック光学系20は、第1,第2ロッドインテグレータ13A,13Bそれぞれに結像するものである。第1,第2コリメータレンズ11A,11Bと第1,第2集光レンズ12A,12Bとのそれぞれの距離は、f1(コリメータレンズの焦点距離)+f2(集光レンズの焦点距離)となっている。また、第1,第2コリメータレンズ11A,11B及び第1,第2集光レンズ12A,12Bは、両側テレセントリック性を有している。ただし、レンズの形状、大きさ、配置間隔及び枚数、テレセントリック性、倍率その他のレンズ特性は、要求される特性によって適宜変更され得るものであり、図2の例に限定されるものではない。さらに、第1,第2コリメータレンズ11A,11B及び第1,第2集光レンズ12A,12Bは、レンズを1枚のみ用いて説明したが、複数の凸レンズ及び凹レンズを含んで構成されていても良い。
The optical system including the first and second collimator lenses 11A and 11B and the first and second condenser lenses 12A and 12B is a telecentric optical system as shown in FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the telecentric optical system 20 of the present embodiment. The telecentric optical system 20 forms an image on each of the first and second rod integrators 13A and 13B. The distance between the first and second collimator lenses 11A and 11B and the first and second condenser lenses 12A and 12B is f1 (focal length of the collimator lens) + f2 (focal length of the condenser lens). . The first and second collimator lenses 11A and 11B and the first and second condenser lenses 12A and 12B have both-side telecentricity. However, the lens shape, size, arrangement interval and number, telecentricity, magnification and other lens characteristics can be appropriately changed according to required characteristics, and are not limited to the example of FIG. Further, although the first and second collimator lenses 11A and 11B and the first and second condenser lenses 12A and 12B have been described using only one lens, they may be configured to include a plurality of convex lenses and concave lenses. good.

また、第1LED10Aの射出面は、図1に示すように、+X軸方向を向いており、第2LED10Bは+Y軸方向を向いて配置されている。そして、第1コリメータレンズ11Aから射出した射出光と、第2コリメータレンズ11Bから射出した射出光とは直交(交差)している。すなわち、第1,第2コリメータレンズ11A,11B及び第1,第2集光レンズ12A,12Bは、第1コリメータレンズ11Aから射出した平行光と、第2コリメータレンズ11Bから射出した平行光とが、次の光学系である第1,第2集光レンズ12A,12Bまでの間で直交するように配置されている。すなわち、第1コリメータレンズ11Aと第1集光レンズ12Aとからなる平行化光学系の光路が、第2コリメータレンズ11Bと第1集光レンズ12Bとからなる平行化光学系の光路(他の光路)とが交差するように配置されている。   Further, as shown in FIG. 1, the emission surface of the first LED 10A faces the + X-axis direction, and the second LED 10B is arranged facing the + Y-axis direction. The emitted light emitted from the first collimator lens 11A and the emitted light emitted from the second collimator lens 11B are orthogonal (intersect). In other words, the first and second collimator lenses 11A and 11B and the first and second condenser lenses 12A and 12B are configured to generate parallel light emitted from the first collimator lens 11A and parallel light emitted from the second collimator lens 11B. The first and second condenser lenses 12A and 12B, which are the next optical systems, are arranged so as to be orthogonal to each other. That is, the optical path of the collimating optical system consisting of the first collimator lens 11A and the first condenser lens 12A is the optical path of the collimating optical system consisting of the second collimator lens 11B and the first condenser lens 12B (other optical paths). ) And are arranged to intersect.

次に、このように構成された本実施形態に係る照明装置1の照明方法について、以下に説明する。
まず、第1LED10Aから射出された射出光は、+X軸方向に向かって射出され、第2LED10Bから射出された射出光は、+Y軸方向に向かって射出される。これらの射出光は、第1,第2コリメータレンズ11A,11Bにより平行化され、交差した後、第1,第2集光レンズ12A,12Bによりそれぞれ集光される。
Next, the illumination method of the illuminating device 1 which concerns on this embodiment comprised in this way is demonstrated below.
First, the emitted light emitted from the first LED 10A is emitted toward the + X-axis direction, and the emitted light emitted from the second LED 10B is emitted toward the + Y-axis direction. These emitted lights are collimated by the first and second collimator lenses 11A and 11B, intersected, and then condensed by the first and second condenser lenses 12A and 12B, respectively.

第1LED10Aから射出され、第1集光レンズ12Aにより集光された光は、第1ロッドインテグレータ13Aに入射する。そして、第1ロッドインテグレータ13Aに入射した+X軸方向に向かう光は、反射面13aにより反射され+Y軸方向に曲げられる。次いで、第1ロッドインテグレータ13Aの内部を導光した+Y軸方向に向かう光は、ロッドインテグレータ15に入射する。   The light emitted from the first LED 10A and collected by the first condenser lens 12A enters the first rod integrator 13A. The light that enters the first rod integrator 13A and travels in the + X-axis direction is reflected by the reflecting surface 13a and bent in the + Y-axis direction. Next, the light directed in the + Y-axis direction guided through the inside of the first rod integrator 13 </ b> A enters the rod integrator 15.

一方、第2LED10Bから射出され、第2集光レンズ12Bにより集光された光は、第2ロッドインテグレータ13Bに入射する。そして、第2ロッドインテグレータ13Bに入射した+Y軸方向に向かう光は、反射面13bにより反射され+X軸方向に曲げられる。次いで、第2ロッドインテグレータ13Bの内部を導光した後、反射面13cにより反射された光は、+Y軸方向に曲げられ、ロッドインテグレータ15に入射する。   On the other hand, the light emitted from the second LED 10B and collected by the second condenser lens 12B is incident on the second rod integrator 13B. The light that enters the second rod integrator 13B and travels in the + Y-axis direction is reflected by the reflecting surface 13b and bent in the + X-axis direction. Next, after guiding the inside of the second rod integrator 13 </ b> B, the light reflected by the reflecting surface 13 c is bent in the + Y axis direction and enters the rod integrator 15.

本実施形態に係る照明装置1によれば、第1コリメータレンズ11Aから射出された射出光の光路と、第2コリメータレンズ11Bから射出された射出光の光路とが交差するように、第1,第2コリメータレンズ11A,11B及び第1,第2集光レンズ12A,12Bを配置させることにより、第1,第2コリメータレンズ11A,11Bと第1,第2ロッドインテグレータ13A,13Bとの間の空間を有効に活用することができる。したがって、複数のLED10A,10Bを用いても、装置全体を小型化することができ、明るく、かつ、均一な照明光を得ることが可能となる。   According to the illuminating device 1 according to the present embodiment, the first and first optical paths are such that the optical path of the emitted light emitted from the first collimator lens 11A intersects the optical path of the emitted light emitted from the second collimator lens 11B. By disposing the second collimator lenses 11A and 11B and the first and second condenser lenses 12A and 12B, between the first and second collimator lenses 11A and 11B and the first and second rod integrators 13A and 13B. Space can be used effectively. Therefore, even when a plurality of LEDs 10A and 10B are used, the entire apparatus can be reduced in size, and bright and uniform illumination light can be obtained.

[第2実施形態]
次に、本発明に係る第2実施形態について、図3を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第1実施形態に係る照明装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るプロジェクタ30において、第1実施形態と異なる点は、照明装置40r、40g、40bとして赤色光,緑色光,青色光の3色を用いる点である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In each embodiment described below, portions having the same configuration as those of the lighting device 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The projector 30 according to this embodiment is different from the first embodiment in that three colors of red light, green light, and blue light are used as the illumination devices 40r, 40g, and 40b.

本実施形態のプロジェクタ30は、図3に示すように、光源装置41R,51G,61Bから射出されたR(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色光を、光変調装置70R,70G,70Bによりそれぞれ空間変調して、ダイクロイックプリズム80により合成して、カラー画像を表示する三板式のカラープロジェクタである。   As shown in FIG. 3, the projector 30 according to the present embodiment converts different color lights of R (red), G (green), and B (blue) emitted from the light source devices 41R, 51G, and 61B into the light modulation devices 70R, This is a three-plate type color projector that spatially modulates by 70G and 70B and combines by a dichroic prism 80 to display a color image.

図1は、本実施形態に係るプロジェクタ30の概略を示す図である。
プロジェクタ30は、図1に示すように、赤色のレーザ光を射出するR光用照明装置40Rと、緑色のレーザ光を射出するG光用照明装置40Gと、青色のレーザ光を射出するB光用照明装置40Bと、それぞれの照明装置40R、40G、40Bから射出されたR、G、Bの輝度を画像信号に応じて変調する透過型液晶ライトバルブ(光変調装置)70R、70G、70Bと、変調された各色光を合成してカラー画像とするダイクロイックプリズム80と、ダイクロイックプリズム80から射出されたカラー画像をスクリーン100に投射する投射レンズ(投射装置)90とを備えている。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a projector 30 according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the projector 30 includes an R light illumination device 40R that emits red laser light, a G light illumination device 40G that emits green laser light, and a B light that emits blue laser light. Lighting device 40B, and transmissive liquid crystal light valves (light modulation devices) 70R, 70G, and 70B that modulate the luminance of R, G, and B emitted from each of the lighting devices 40R, 40G, and 40B according to an image signal; A dichroic prism 80 that combines the modulated light beams to form a color image, and a projection lens (projection device) 90 that projects the color image emitted from the dichroic prism 80 onto the screen 100 are provided.

R光用照明装置40Rは、+X軸方向に光を射出する赤色LED(光源装置)41Rと、赤色LED41Rから射出した射出光を平行化するコリメータレンズ(平行化光学系)42と、コリメータレンズ42から射出された射出光を集光する集光レンズ(平行化光学系)43と、集光レンズ43により集光された+X軸方向に向かう光の光路を+Y軸方向に90度曲げる三角プリズム44と、三角プリズム44から射出された光の照度分布を均一化するロッドインテグレータ(導光素子)45と、+Y軸方向に向かう光の光路を−X軸方向に90度曲げる三角プリズム46と、三角プリズム46から射出された光の照度分布を均一化するロッドインテグレータ47とを備えている。そして、ロッドインテグレータ47から射出された光は、透過型液晶ライトバルブ70Rに向かうようになっている。   The R light illumination device 40R includes a red LED (light source device) 41R that emits light in the + X-axis direction, a collimator lens (collimating optical system) 42 that collimates the emitted light emitted from the red LED 41R, and a collimator lens 42. A condensing lens (parallelizing optical system) 43 that condenses the light emitted from the light source, and a triangular prism 44 that bends the optical path of the light collected by the condensing lens 43 in the + X-axis direction by 90 degrees in the + Y-axis direction. A rod integrator (light guide element) 45 that equalizes the illuminance distribution of the light emitted from the triangular prism 44, a triangular prism 46 that bends the optical path of light toward the + Y axis direction by 90 degrees in the -X axis direction, and a triangle And a rod integrator 47 for making the illuminance distribution of the light emitted from the prism 46 uniform. The light emitted from the rod integrator 47 is directed to the transmissive liquid crystal light valve 70R.

G光用照明装置40Gは、−X軸方向に光を射出する緑色LED(光源装置)51Gと、緑色LED51Gから射出した射出光を平行化するコリメータレンズ(平行化光学系)52と、コリメータレンズ52から射出された射出光を集光する集光レンズ(平行化光学系)53と、集光レンズ53により集光された−X軸方向に向かう光の光路を90度曲げる三角プリズム54と、三角プリズム54から射出された光の照度分布を均一化するロッドインテグレータ(導光素子)55とを備えている。そして、ロッドインテグレータ55から射出された光は、透過型液晶ライトバルブ70Gに向かうようになっている。   The G light illumination device 40G includes a green LED (light source device) 51G that emits light in the −X-axis direction, a collimator lens (parallelizing optical system) 52 that collimates the emitted light emitted from the green LED 51G, and a collimator lens. A condensing lens (collimating optical system) 53 that condenses the light emitted from 52, a triangular prism 54 that bends the optical path of light collected by the condensing lens 53 in the -X-axis direction by 90 degrees, A rod integrator (light guide element) 55 that equalizes the illuminance distribution of the light emitted from the triangular prism 54 is provided. The light emitted from the rod integrator 55 is directed to the transmissive liquid crystal light valve 70G.

B光用照明装置40Bは、−X軸方向に光を射出する青色LED(光源装置)61Bと、青色LED61Bから射出した射出光を平行化するコリメータレンズ(平行化光学系)62と、コリメータレンズ62から射出された射出光を集光する集光レンズ(平行化光学系)63と、集光レンズ63により集光された−X軸方向に向かう光の光路を+Y軸方向に90度曲げる三角プリズム64と、三角プリズム64から射出された光の照度分布を均一化するロッドインテグレータ65と、+Y軸方向に向かう光の光路を+X軸方向に90度曲げる三角プリズム66と、三角プリズム66から射出された光の照度分布を均一化するロッドインテグレータ67とを備えている。そして、ロッドインテグレータ67から射出された光は、透過型液晶ライトバルブ70Bに向かうようになっている。   The illumination device for B light 40B includes a blue LED (light source device) 61B that emits light in the −X-axis direction, a collimator lens (parallelizing optical system) 62 that collimates the emitted light emitted from the blue LED 61B, and a collimator lens. A condensing lens (collimating optical system) 63 that condenses the light emitted from 62, and a triangle that bends the optical path of light collected by the condensing lens 63 toward the -X-axis direction by 90 degrees in the + Y-axis direction. The prism 64, the rod integrator 65 that equalizes the illuminance distribution of the light emitted from the triangular prism 64, the triangular prism 66 that bends the optical path of the light toward the + Y-axis direction by 90 degrees in the + X-axis direction, and the light emitted from the triangular prism 66. And a rod integrator 67 for making the illuminance distribution of the emitted light uniform. The light emitted from the rod integrator 67 is directed to the transmissive liquid crystal light valve 70B.

ロッドインテグレータ45及びロッドインテグレータ55は、コリメータレンズ62と集光レンズ63との間に配置されており、ロッドインテグレータ45及びロッドインテグレータ55の内部を導光する赤色光及び緑色光の光路とコリメータレンズ62から射出された青色光の光路とは交差するように配置されている。
さらに、ロッドインテグレータ55は、コリメータレンズ42と集光レンズ43との間に配置されている。すなわち、ロッドインテグレータ55は、内部を導光する緑色光の光路が、コリメータレンズ42から射出された赤色光の光路にも交差するように配置されている。
The rod integrator 45 and the rod integrator 55 are disposed between the collimator lens 62 and the condenser lens 63, and the red and green light paths that guide the inside of the rod integrator 45 and the rod integrator 55 and the collimator lens 62. Is arranged so as to intersect with the optical path of the blue light emitted from.
Further, the rod integrator 55 is disposed between the collimator lens 42 and the condenser lens 43. In other words, the rod integrator 55 is disposed so that the optical path of the green light guided inside intersects the optical path of the red light emitted from the collimator lens 42.

また、各照明装置40R,40G,40Bに用いられるコリメータレンズ42,52,62及び集光レンズ43,53,63を含む光学系は、第1実施形態と同様に、テレセントリック光学系となっており、各LED41R,51G,61Bから射出した射出光を三角プリズム44,54,64にそれぞれ結像するものである。   Further, the optical system including the collimator lenses 42, 52, and 62 and the condensing lenses 43, 53, and 63 used in each of the lighting devices 40R, 40G, and 40B is a telecentric optical system as in the first embodiment. The emitted light emitted from the LEDs 41R, 51G, and 61B is imaged on the triangular prisms 44, 54, and 64, respectively.

次に、以上の構成からなる本実施形態のプロジェクタ30を用いて、画像をスクリーン100に投射する方法について説明する。
まず、赤色LED41Rから射出された赤色光についての作用を説明する。R光用照明装置40RのR光LED41Rに電流が供給されると、図3に示すように、R光LED41RからR光がコリメータレンズ42に向けて射出される。
Next, a method of projecting an image on the screen 100 using the projector 30 of the present embodiment having the above configuration will be described.
First, the effect | action about the red light inject | emitted from red LED41R is demonstrated. When a current is supplied to the R light LED 41R of the R light illumination device 40R, the R light is emitted from the R light LED 41R toward the collimator lens 42 as shown in FIG.

そして、コリメータレンズ42により平行化された光は、ロッドインテグレータ55に交差して通過した後、集光レンズ43により集光され、三角プリズム44に入射する。三角プリズム44により反射した光は、ロッドインテグレータ45の内部を導光した後、三角プリズム46により反射し、ロッドインテグレータ47に入射する。ロッドインテグレータ47の内部を導光した光は、透過型液晶ライトバルブ70Rに入射し、その後、プロジェクタ30に入力された映像信号に基づいて変調され、ダイクロイックプリズム80に向けて射出される。   Then, the light collimated by the collimator lens 42 passes through the rod integrator 55, is condensed by the condenser lens 43, and enters the triangular prism 44. The light reflected by the triangular prism 44 is guided through the rod integrator 45, reflected by the triangular prism 46, and enters the rod integrator 47. The light guided inside the rod integrator 47 enters the transmissive liquid crystal light valve 70R, and is then modulated based on the video signal input to the projector 30 and is emitted toward the dichroic prism 80.

次に、緑色LED51Gから射出された緑色光についての作用を説明する。G光用照明装置40GのG光LED51Gに電流が供給されると、図3に示すように、G光LED51GからG光がコリメータレンズ52に向けて射出される。   Next, the effect | action about the green light inject | emitted from green LED51G is demonstrated. When a current is supplied to the G light LED 51G of the G light illumination device 40G, the G light is emitted from the G light LED 51G toward the collimator lens 52 as shown in FIG.

そして、コリメータレンズ52により平行化された光は、集光レンズ53により集光され、三角プリズム54に入射する。三角プリズム54により反射した光は、ロッドインテグレータ55の内部を導光した後、三角プリズム56により反射し、ロッドインテグレータ57に入射する。ロッドインテグレータ57の内部を導光した光は、透過型液晶ライトバルブ70Gに入射し、その後、プロジェクタ30に入力された映像信号に基づいて変調され、ダイクロイックプリズム80に向けて射出される。   The light collimated by the collimator lens 52 is collected by the condenser lens 53 and enters the triangular prism 54. The light reflected by the triangular prism 54 is guided through the rod integrator 55, then reflected by the triangular prism 56, and enters the rod integrator 57. The light guided inside the rod integrator 57 enters the transmissive liquid crystal light valve 70G, and is then modulated based on the video signal input to the projector 30 and is emitted toward the dichroic prism 80.

次に、青色LED61Bから射出された青色光についての作用を説明する。B光用照明装置40BのB光LED61Bに電流が供給されると、図3に示すように、B光LED61BからB光がコリメータレンズ62に向けて射出される。   Next, the effect | action about the blue light inject | emitted from blue LED61B is demonstrated. When a current is supplied to the B light LED 61B of the B light illumination device 40B, B light is emitted from the B light LED 61B toward the collimator lens 62 as shown in FIG.

そして、コリメータレンズ62により平行化された光は、ロッドインテグレータ45及びロッドインテグレータ55に交差して通過した後、集光レンズ63により集光され、三角プリズム64に入射する。三角プリズム64により反射した光は、ロッドインテグレータ65の内部を導光した後、三角プリズム66により反射し、ロッドインテグレータ67に入射する。ロッドインテグレータ67の内部を導光した光は、透過型液晶ライトバルブ70Bに入射し、その後、プロジェクタ30に入力された映像信号に基づいて変調され、ダイクロイックプリズム80に向けて射出される。   Then, the light collimated by the collimator lens 62 passes through the rod integrator 45 and the rod integrator 55, is condensed by the condenser lens 63, and enters the triangular prism 64. The light reflected by the triangular prism 64 is guided through the rod integrator 65, reflected by the triangular prism 66, and enters the rod integrator 67. The light guided through the rod integrator 67 enters the transmissive liquid crystal light valve 70B, and is then modulated based on the video signal input to the projector 30 and is emitted toward the dichroic prism 80.

ダイクロイックプリズム80に入射したR光,G光,B光が、青色光を反射する青色光反射ダイクロイック膜と緑色光を反射する緑色光反射ダイクロイック膜とによって合成されてカラー画像を表す光が形成され、投射レンズ90に向けて射出される。投射レンズ90は、カラー画像を表す光をスクリーン100に向けて拡大投射して、カラー画像を表示する。   R light, G light, and B light incident on the dichroic prism 80 are combined by a blue light reflecting dichroic film that reflects blue light and a green light reflecting dichroic film that reflects green light to form light representing a color image. Injected toward the projection lens 90. The projection lens 90 enlarges and projects light representing a color image toward the screen 100 to display a color image.

本実施形態に係る照明装置40R、40G、40Bによれば、コリメータレンズ42は、コリメータレンズ42から射出された赤色光の光路が、ロッドインテグレータ55の内部を導光する緑色光の光路と交差するように配置され、コリメータレンズ62は、コリメータレンズ62から射出された青色光の光路が、ロッドインテグレータ45の内部を導光する赤色光の光路及びロッドインテグレータ55の内部を導光する緑色光の光路と交差するように配置させることにより、コリメータレンズ42と集光レンズ43との空間及びコリメータレンズ62と集光レンズ63との空間を有効に活用することができる。また、この空間にロッドインテグレータ45,55を配置することにより、ロッドインテグレータ45,55の占有スペースを別に設けることなく、緑色光及び赤色光の照度分布を均一化することが可能となる。したがって、複数のLED41R,LED51G,LED61Bを用いても、装置全体を小型化することができ、明るく、かつ、均一な照明光を得ることが可能となる。さらに、照明装置40R、40G、40Bは、均一な照明光を照射するとともに、小型化されているため、この照明装置40R、40G、40Bをプロジェクタ30に用いることにより、明るさが均一な画像を投射することが可能となる。   According to the illumination devices 40 </ b> R, 40 </ b> G, and 40 </ b> B according to the present embodiment, the collimator lens 42 has an optical path of red light emitted from the collimator lens 42 intersecting an optical path of green light that guides the inside of the rod integrator 55. The collimator lens 62 is configured such that the optical path of the blue light emitted from the collimator lens 62 guides the inside of the rod integrator 45 and the optical path of the green light that guides the inside of the rod integrator 55. Therefore, the space between the collimator lens 42 and the condenser lens 43 and the space between the collimator lens 62 and the condenser lens 63 can be effectively utilized. Further, by arranging the rod integrators 45 and 55 in this space, it is possible to make the illuminance distribution of the green light and the red light uniform without providing a space occupied by the rod integrators 45 and 55 separately. Therefore, even when a plurality of LEDs 41R, LED51G, and LED61B are used, the entire apparatus can be downsized, and bright and uniform illumination light can be obtained. Furthermore, since the illumination devices 40R, 40G, and 40B irradiate uniform illumination light and are miniaturized, by using the illumination devices 40R, 40G, and 40B for the projector 30, an image with uniform brightness can be obtained. It becomes possible to project.

なお、本実施形態において、コリメータレンズ62から射出された青色光とロッドインテグレータ45の内部を導光する赤色光及びロッドインテグレータ55の内部を導光する緑色光とを交差させ、さらに、コリメータレンズ42から射出された赤色光とロッドインテグレータ55の内部を導光する緑色光とを交差させたが、交差させる色光はこれに限るものではなく、例えば、コリメータレンズ42から射出された赤色光とロッドインテグレータ55の内部を導光する緑色光のみを交差させても良い。すなわち、少なくとも1つの平行化光学系は、複数のレンズ間の光路が他の光路と交差するように配置されていれば良い。このような構成でも、本願発明の効果を奏することができる。さらに、交差させる色光、構成要素については適宜変更することが可能である。   In the present embodiment, the blue light emitted from the collimator lens 62 intersects the red light that guides the inside of the rod integrator 45 and the green light that guides the inside of the rod integrator 55, and further collimator lens 42. The red light emitted from the green light and the green light guided inside the rod integrator 55 are crossed. However, the crossed color light is not limited to this. For example, the red light emitted from the collimator lens 42 and the rod integrator Only the green light that guides the inside of 55 may be crossed. That is, at least one collimating optical system may be arranged so that the optical path between the plurality of lenses intersects with another optical path. Even with such a configuration, the effects of the present invention can be achieved. Furthermore, it is possible to appropriately change the color light and the components to be intersected.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、光変調装置として透過型液晶ライトバルブ40R,40G,40Bを用いたがこれに限るものではなく、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)等の反射型光変調装置(ミラー変調器)を用いてもよい。
また、一つの平行化光学系として、コリメータレンズ及び集光レンズを1枚ずつ用いた構成としたが、これに限らず、用途に応じて枚数を変更させることが可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the transmissive liquid crystal light valves 40R, 40G, and 40B are used as the light modulator, the present invention is not limited to this. For example, a reflective light modulator (mirror modulator) such as DMD (Digital Micromirror Device) is used. Also good.
In addition, although one collimating lens and one condensing lens are used as one collimating optical system, the number of collimating lenses is not limited to this, and the number of the collimating lenses can be changed according to the application.

本発明の第1実施形態に係る照明装置を示す平面図である。It is a top view which shows the illuminating device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のテレセントリック光学系を示す概略図である。It is the schematic which shows the telecentric optical system of FIG. 本発明の第2実施形態に係る照明装置を示す平面図である。It is a top view which shows the illuminating device which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,40R,40G,40B…照明装置、10A…第1LED(光源装置)、10B…第2LED(光源装置)、11A…コリメータレンズ(平行化光学系)、11B…コリメータレンズ(平行化光学系)、12A…第1集光レンズ(平行化光学系)、12B…第2集光レンズ(平行化光学系)、20…テレセントリック光学系、30…プロジェクタ、41R…赤色LED(光源装置)、42,52,62…コリメータレンズ(平行化光学系)、43,53,63…集光レンズ(平行化光学系)、51G…緑色LED(光源装置)、61B…青色LED(光源装置)、70R、70G、70B…透過型液晶ライトバルブ(光変調装置)、90…投射レンズ(投射装置)

1, 40R, 40G, 40B ... illumination device, 10A ... first LED (light source device), 10B ... second LED (light source device), 11A ... collimator lens (parallelizing optical system), 11B ... collimator lens (parallelizing optical system) , 12A: first condensing lens (collimating optical system), 12B: second condensing lens (collimating optical system), 20: telecentric optical system, 30: projector, 41R: red LED (light source device), 42, 52, 62 ... collimator lens (collimating optical system), 43, 53, 63 ... condensing lens (parallelizing optical system), 51G ... green LED (light source device), 61B ... blue LED (light source device), 70R, 70G 70B: Transmission type liquid crystal light valve (light modulation device), 90: Projection lens (projection device)

Claims (4)

光を射出する複数の光源装置と、
前記複数の光源装置から射出した射出光をそれぞれ平行化するとともに、各々が複数のレンズを備えた複数の平行化光学系とを備え、
前記複数の平行化光学系のうち少なくとも一つの前記平行化光学系は、前記複数のレンズ間の光路が他の光路と交差するように配置されていることを特徴とする照明装置。
A plurality of light source devices for emitting light;
Parallelizing the emitted light emitted from the plurality of light source devices, respectively, and a plurality of collimating optical systems each including a plurality of lenses,
At least one of the plurality of collimating optical systems is arranged such that an optical path between the plurality of lenses intersects with another optical path.
前記平行化光学系が、テレセントリック光学系であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 1, wherein the collimating optical system is a telecentric optical system. 前記複数の平行化光学系から射出された射出光の照度分布をそれぞれ均一化する複数の導光素子を備え、
前記複数の導光素子のうち少なくとも一つは、その光軸が前記平行化光学系から射出された射出光の光軸と交差して配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。
A plurality of light guide elements for making uniform the illuminance distribution of the emitted light emitted from the plurality of collimating optical systems,
The at least one of the plurality of light guide elements is arranged so that an optical axis thereof intersects with an optical axis of emitted light emitted from the collimating optical system. 2. The illumination device according to 2.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の照明装置と、
該照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
The lighting device according to any one of claims 1 to 3,
A light modulation device that modulates light emitted from the illumination device according to an image signal;
A projector comprising: a projection device that projects light modulated by the light modulation device.
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